Kollaborative Robotik ist mehr als nur ein Trend: Es ist ein technologischer Paradigmenwechsel, der prävalente Produktionsprozesse nachhaltig beeinflusst und verändert. Durch ihre Flexibilität lassen sich kollaborierende Leichtbauroboter, sogenannte Cobots, in unterschiedlichen Branchen und Anwendungsbereichen einsetzen. Waren herkömmliche Roboter durch Schutzzäune von Werksmitarbeitern getrennt, agieren Cobots nach erfolgreich abgeschlossener Sicherheitsbeurteilung in unmittelbarer Nähe ihrer menschlichen Kollegen. Dank ihres schnellen Return-on-Invest und ihrer einfachen Handhabung ermöglichen sie auch kleinen und mittleren Unternehmen, ihre Produktion zu automatisieren. Die Nachfrage nach kollaborativer Robotik ist in den letzten Jahren massiv gestiegen, und auch für die nächsten fünf wird ungebrochenes Wachstum prognostiziert.

Leichtbauroboter werden zum Standard

Angesichts der vielbesagten Vernetzung industrieller Fertigungsprozesse, häufig als Industrie 4.0 verschlagwortet, erscheint diese Entwicklung durchaus notwendig: Kleinere Produktionsvolumina treffen auf individualisierte Kundenwünsche und eine erhöhte Variantenvielfalt. Diese komplexer werdenden Produktionsbedingungen verlangen nach flexiblen und schlanken Lösungen für die Fertigung, wie sie Cobots zu gewährleisten in der Lage sind. Durch ihre vielfältigen Einsatzmöglichkeiten lassen sich diese nämlich individuell auf die jeweilige Bedarfslage anpassen und können so situativ optimal unterstützen.

Im Kontext zunehmend automatisierter Fertigungsumfelder werden Leichtbauroboter daher bald zum Standard avanciert sein. Was geschieht dann? Es ist an der Zeit, die Applikation als Ganzes in den Blick zu nehmen. Am Beispiel des modernen Mobiltelefons lässt sich einprägsam verdeutlichen, was damit gemeint ist: Jedes Smartphone ist an sich nicht mehr als ein herkömmliches Telefon. Erst durch die Installation von Apps entfaltet es seine Funktionalität und bietet dem Nutzer mehr als die bloße Möglichkeit zum Telefonieren. Ebenso verhält es sich mit einem jeden Roboterarm: Seine Funktionalität und Einsatzfähigkeit bezieht er erst über die Kombination mit Endeffektoren, Greifern oder Sensoren. Allein dergestalt schafft er einen Mehrwert für den Anwender.

Elektrisch, digital, plug and play

Kollaborative Applikationen mit hohem Anwendermehrwert zu ermöglichen, hat sich das junge Unternehmen Onrobot auf die Fahnen geschrieben. 2015 im dänischen Odense gegründet, entwickelt das Unternehmen flexibel anpassbare Plug-and-Play-Greifer für die Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK). Sie sind derzeit kompatibel mit den Leichtbaurobotern von Universal Robots (UR), die Anpassung der Produkte an Modelle weiterer Roboterhersteller ist in Arbeit.

Erst Endeffektoren, Sensoren und Greifer verleihen einem Roboter erst seine Funktionsfähigkeit. (Bild: Onrobot)

Das Besondere an den Greifern: Während traditionelle Lösungen für Roboter-Zubehör zumeist pneumatisch betrieben werden, lassen sich die elektrischen, digitalen Greifer leicht montieren und handhaben. Hierdurch sind sie nicht nur platz- und energiesparender, sondern auch einfacher zu bedienen. Zudem ist die Steuerung in die Nutzeroberfläche des Roboters selbst integriert, was die Handhabung des Gesamtsystems und die Interaktion mit der Maschine weiter vereinfacht. So ermöglichen die Onrobot-Greifer Unternehmen, sämtliche Vorteile kollaborierender Roboter bestmöglich für sich auszuschöpfen: leichte Bedienbarkeit, Kosteneffizienz und Sicherheit – in unmittelbarer Nähe von Mitarbeitern.

Höhere Produktivität bei Osvald Jensen

Wie dies in der Realität aussehen kann, zeigt das Beispiel Osvald Jensen. Das dänische Familienunternehmen stellt hochspezialisierte Getriebeteile her und nutzt auf seinen UR-Robotern duale Greifer von Onrobot. Die Anschaffung von Robotern und Greifern hatte sich schnell als sehr kosteneffiziente Investition offenbart, berichtet Produktionsleiter Christian Viereck: „Unseren ersten Onrobot-Greifer hatten wir bereits im Jahr 2015 im Einsatz, welcher sich in weniger als drei Monaten amortisiert hat.“

Daraufhin entschied sich Osvald Jensen für die Implementierung einer weiteren Innovation. „Onrobot hat eine duale Greifer-Lösung entwickelt, die die Produktivität der CNC-Maschinen weiter steigert. Diese kann mit zwei Objekten gleichzeitig hantieren. So konnten wir mit einer weiteren, kosteneffizienten Investition unsere Produktivität zusätzlich erhöhen“,erklärt Viereck. Während ein Einzelgreifer 27 Sekunden braucht, um eine Aufgabe zu erledigen, schafft es der RG2 Dual Gripper in nur 15 – und ist damit fast doppelt so schnell.

Das Beispiel Osvald Jensen illustriert zum einen, welchen nachhaltigen Effekt der Einsatz kollaborativer Robotik auf die Produktivität selbst kleiner und mittlerer Unternehmen haben kann. Zum anderen zeigt sie, wie sich durch die geschickte Auswahl und den entsprechenden Einsatz von End-Of-Arm Tools der erzielte Mehrwert maximieren lässt. Um Automatisierungsprozesse optimal zu gestalten, müssen verschiedene Technologien reibungslos ineinandergreifen. Nur dann können sie das bestmögliche Ergebnis erzielen.

In Kombination erfolgreich

Die Greifer von Onrobot beschreiben dabei nur eine Art von Endeffektoren, die die Idee der kollaborativen Applikationen tragen. Allein eignen sie sich vor allem für klassische Pick-and-Place- oder Verpackungsaufgaben. Ihre Funktionalität lässt sich allerdings durch Kombination mit weiteren Tools steigern. Hier kommt zum Beispiel die Kraft-Momenten-Sensorik von Optoforce ins Spiel. Das ungarische Unternehmen produziert Sensoren, mittels derer Roboter selbst minimale Gegenkräfte erkennen und in Echtzeit darauf reagieren können. Auf die OR-Greifer montiert, ermöglichen sie diesen, hochpräzise Füge- und Montageaufgaben zu erledigen. Auch empfindliche Oberflächen können die Greifer dann bearbeiten und beispielsweise polieren, schleifen oder entgraten. Ohne den vom Sensor verliehenen Tastsinn wären sie hierzu nicht in der Lage.

Ein Roboterarm mit Optoforce-Tastsensor bei der Platinenbestückung. (Bild: Onrobot)

Da sich die möglichen Anwendungsszenarien durchaus divers gestalten, ist ein weites Spektrum an funktionalen Endeffektoren nötig. Das US-amerikanische Start-up Perception Robotics bietet Lösungen für die Handhabung sehr sensibler Oberflächen. Hierzu konzipierte das Unternehmen Greifer, deren Klebesystem mitunter Geckofüßen nachempfunden ist. Insbesondere flache Gegenstände oder solche mit porösen Oberflächen lassen sich hierdurch einfach handhaben.

Es sind Anwendungen wie die von Onrobot, Perception Robotics und Optoforce, die kollaborative Roboter erst zu einer echten Entlastung in vernetzten Fertigungsprozessen machen. Während der Roboterarm an sich zunächst bloß stumpfes Werkzeug ist, erweitern ihn Greifer und Sensoren zur funktionalen und individuell abgestimmten Automatisierungslösung: Jeder Roboter ist eine Gesamtinstallation. Den Blickwinkel entsprechend zu weiten, wird Aufgabe der Produktion der Zukunft sein. Enrico Krog Iversen/as

Halle B4, Stand 508